DE69629814T2 - Volume Limit - Google Patents
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Abstract
Description
Die vorliegende Erfindung ist auf ein Verfahren zum Begrenzen des an das menschliche Ohr übertragenen Signals in Abhängigkeit von einem ankommenden Schaltsignal gerichtet und ist ferner auf eine Hörvorrichtung gerichtet, die einen Eingangs-Schall/Elektrisch-Wandler besitzt, dessen Ausgang mit dem Eingang einer Signalprozessoreinheit mit einer steuerbaren spektralen Übertragungscharakteristik wirkverbunden ist, wobei der Ausgang dieser Prozessoreinheit mit dem Eingang von einem Ausgangswandler für das menschliche Ohr wirkverbunden ist.The present invention is based on a method of limiting what is transmitted to the human ear Signal depending directed by an incoming switching signal and is also on a hearing directed, which has an input sound / electrical converter, whose output with the input of a signal processor unit a controllable spectral transmission characteristic is operatively connected, the output of this processor unit with operatively connected to the input of an output transducer for the human ear is.
Definition der Lautheitdefinition of loudness
Die Lautheit eines Schallsignals ist eine psychoakustische Größe. Um die Lautheit zu quantifizieren, die eine einzelne Standardperson in Abhängigkeit von ankommenden Schallsignalen wahrnimmt, sind mehrere Modelle entwickelt worden. Es wird beispielsweise verwiesen auf
- – E. Zwicker, "Psychoakustik", Springer-Verlag Berlin, Hochschultext, 1982;
- – A. Leijon "Hearing Aid Gain for Loudness-Density Normalization in Cochlear Hearing Losses with Impaired Frequency Resolution", Ear and Hearing, Bd. 12, Nr. 4, 1990;
- – EP-0 661 905 des gleichen Anmelders wie die folgende Anmeldung;
- – H. Dillon, "Compression? Yes, but for low or high frequencies, for low or high intensities, and with what response times?", Ear and Hearing, Bd. 17, Nr. 4, 1996.
- - E. Zwicker, "Psychoacoustics", Springer-Verlag Berlin, university text, 1982;
- - A. Leijon "Hearing Aid Gain for Loudness-Density Normalization in Cochlear Hearing Losses with Impaired Frequency Resolution", Ear and Hearing, Vol. 12, No. 4, 1990;
- - EP-0 661 905 by the same applicant as the following application;
- - H. Dillon, "Compression? Yes, but for low or high frequencies, for low or high intensities, and with what response times?", Ear and Hearing, Vol. 17, No. 4, 1996.
Alle Modelle, die zur Berechnung des Lautheitseindrucks verwendet werden, wenden das Konzept einer Gehörfilterbank an und unterteilen ein Schallsignal in Spektralbänder. In der Psychoakustik werden diese Filterbänder die kritischen Bänder genannt. Sie liefern auf einer psychoakustischen Frequenzskala eine kon stante Filterbandbreite, die nach Bark (Zwicker) oder ERB (B. Moore, "Perceptual consequences of cochlear damage", Oxford Psychology Series 28, Oxford University Press, 1995) normiert ist.All models used for calculation of the loudness impression are used, apply the concept of a Auditory filter bank and divide a sound signal into spectral bands. In psychoacoustics these filter tapes the critical bands called. They deliver one on a psychoacoustic frequency scale constant filter bandwidth according to Bark (Zwicker) or ERB (B. Moore, "Perceptual consequences of cochlear damage ", Oxford Psychology Series 28, Oxford University Press, 1995).
In einem ersten Schritt führt die Gehörfilterbank eine Transformation des physikalischen Spektrums in ein so genanntes Erregungsmuster aus. Das Erregungsmuster, die Ausgangsantwort der Gehörfilterbank, kann für beliebige Signalspektren berechnet werden, wobei Verfahren in der Literatur beschrieben sind (Moore).In a first step, the Auditory filter bank a transformation of the physical spectrum into a so-called Excitation patterns. The arousal pattern, the initial response of the Auditory filter bank, can for arbitrary signal spectra are calculated, the method in the Literature are described (Moore).
In dem zweiten Schritt wird aus den Beiträgen in jedem kritischen Band die von der jeweiligen Cochlear-Erregung gelieferte Lautheit berechnet, die die spezifische Lautheit genannt wird und die über alle Bänder der Gehörfilterbank weiter integriert oder summiert wird, was die Gesamtlautheit des Signalspektrums liefert.In the second step, the contributions in each critical volume that of the respective cochlear excitation delivered loudness calculated which is called the specific loudness will and that over all bands the hearing filter bank is further integrated or summed up what the overall loudness of the Provides signal spectrum.
Die Parameter des Lautheitsmodells sind für normal Hörende bekannt und standardisiert und können für beeinträchtigte Personen dementsprechend geändert werden, wobei Verfahren für die Messung der Lautheitsmodellparameter von einzelnen Personen vorgeschlagen worden sind (S. Launer, "Loudness Perception in Listeners with Sensorineural hearing Impairment", Dissertation, Abteilung Physik, Universität Oldenburg, Deutschland, 1995).The parameters of the loudness model are for normal hearing known and standardized and can for impaired People changed accordingly be, procedures for the measurement of loudness model parameters of individual people have been proposed (S. Launer, "Loudness Perception in Listeners with Sensorineural hearing impairment ", Dissertation, Department of Physics, University of Oldenburg, Germany, 1995).
In Bezug auf den Standard von normal Hörenden wird verwiesen auf ISO 226, "Acoustics – normal equal-loudness contours", International Organization for Standardization, Geneva 1987.Regarding the standard of normal hearing reference is made to ISO 226, "Acoustics - normal equal-loudness contours ", International Organization for Standardization, Geneva 1987.
Die Lautheit eines Schallsignalspektrums kann
allgemein ausgedrückt
werden: L(P): Lautheit
L'k(Sk(f),Pk): spezifische
Lautheit, Lautheitsbeitrag des Frequenzbands Nr. k
Pk: bandspezifische Modellparameter
Sk(f): das physikalische Spektrum des Signals
im Band Nr. k aus dem physikalischen Spektrum S(f).
P: die
Entität
der Parameter Pk.The loudness of a sound signal spectrum can be expressed in general: L (P): loudness
L ' k (S k (f), P k ): specific loudness, loudness contribution of frequency band No. k
P k : band-specific model parameters
S k (f): the physical spectrum of the signal in band no. K from the physical spectrum S (f).
P: the entity of the parameters P k .
In dieser Literatur ist die Lautheit anstatt mit L, L' häufig mit dem Symbol N bzw. N' bezeichnet.In this literature there is loudness rather than with L, L 'often with the symbol N or N '.
Wegen der Sicherheit und des Komforts ist bekannt, dass Hörgeräte ein System erfordern, dass die Leistung der Signale begrenzt, da besonders der Tondruck für Elektrisch/Schall-Ausgangs-Wandler, der an das menschliche Ohr übertragen wird, von den ankommenden Schallsignalen abhängt. Selbst unter einem breiteren Aspekt und somit unter dem Aspekt des Schutzes des menschlichen Ohres in einer sehr lauten Umgebung ist die Notwendigkeit einer solchen Begrenzung offensichtlich.Because of security and comfort it is known that hearing aids are a system require that the performance of the signals be limited because special the sound print for Electrical / sound output transducer that is transmitted to the human ear depends on the incoming sound signals. Even under a wider one Aspect and thus under the aspect of protecting human Ear in a very noisy environment is the need for one such limitation obviously.
In der heutigen Hörgerätetechnologie sind zwei Begrenzungstechniken bekannt, d. h. die so genannte Technik der "Spitzenabschneidung (PC)" und die so genannte Technik der "automatischen Verstärkungsregelung (AGC)" (H. Dillon).In today's hearing aid technology, there are two limitation techniques known d. H. the so-called "tip clipping (PC)" technique and the so-called Technique of "automatic gain control (AGC) "(H. Dillon).
Gemäß der PC-Technik wird die übertragene Leistung an einen Schwellenwert geklemmt. Dies hat offensichtlich den Nachteil, dass eine beträchtliche Menge harmonischer Störung auftritt, sobald das gesendete Signal den Abschneidepegel erreicht. Somit ist es bei Hörgeräten dieser Technik üblich, den Grenzschwellenwert einstellbar bereitzustellen.According to the PC technology, the transmitted power clamped to a threshold. Obviously, this has the disadvantage that a considerable amount harmonic disturbance occurs as soon as the transmitted signal reaches the cut-off level. So it is this with hearing aids Technology common to provide the limit threshold value adjustable.
Gemäß der AGC-Technik wird die übertragene Leistung im Vergleich zu einem zugelassenen Pegel gemessen und die Verstärkung des Hörgerätes gemäß dem Ergebnis dieses Vergleichs wie durch Rückkopplungs-Steuerung eingestellt. Dabei ist weiter vorgeschlagen worden, die Übertragungscharakteristiken des Hörgerätes in verschiedene Spektralbänder zu unterteilen, für jedes Spektralband einen spezifischen Schwellenwert einzustellen und die übertragene Leistung getrennt in jedem Frequenzband durch die AGC zu begrenzen.According to AGC technology, the transmitted power is measured in comparison to an approved level and the hearing aid gain is set according to the result of this comparison as by feedback control. It has also been proposed to subdivide the transmission characteristics of the hearing aid into different spectral bands, to set a specific threshold value for each spectral band, and the Limit transmitted power separately in each frequency band by the AGC.
Alle diese Zugänge weichen von dem Versuch ab, den Leistungspegel gemäß einer Leistungsgrenze zu begrenzen, bei der das Hören unangenehm oder sogar schädlich wird. Dabei ist bekannt, dass Menschen nicht die physikalische Leistung als speziellen Tondruckpegel empfangen, sondern die psychoakustische Lautheit empfangen, und dass durch zu hohe Lautheit ein besonderes Unbehagen verursacht wird.All of these approaches depart from the attempt from the power level according to a Limit performance limits at which hearing becomes uncomfortable or even harmful. It is known that people do not have physical performance received as a special sound pressure level, but the psychoacoustic Loudness received, and that due to excessive loudness a special one Discomfort is caused.
Dieser Erkenntnis folgend, ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein wie oben angegebenes Verfahren und eine wie oben angegebene Vorrichtung zu schaffen, die dieses an das menschliche Ohr übertragene Signal gemäß der menschlichen Wahrnehmung von Schallsignalen begrenzen.Following this realization, it is an object of the present invention, one as stated above To provide a method and a device as specified above, the signal transmitted to the human ear according to human perception limit of sound signals.
Abweichend von einem wie oben angegebenen Verfahren, wird diese Aufgabe gelöst durch:
- – Vorsehen einer begrenzenden Hörvorrichtung, die aus einem eingehenden Schallsignal ein Ausgangssignal erzeugt, das an das menschliche Ohr mit einer steuerbaren Übertragungscharakteristik übertragen wird;
- – Speichern eines Schwellenwertes in der Vorrichtung;
- – Erzeugen eines von der Lautheit des an das menschliche Ohr übertragenen Signals abhängenden Signals in der Vorrichtung;
- – Verringern der Lautstärke des an das Ohr übertragenen Signals durch automatisches Einstellen von Parametern der Übertragungscharakteristik, die die Lautheit des an das menschliche Ohr übertragenen Signals bestimmen, sobald das von der Lautheit des übertragenen Signals abhängende Signal den Schwellenwert erreicht.
- - Providing a limiting hearing device that generates an output signal from an incoming sound signal, which is transmitted to the human ear with a controllable transmission characteristic;
- Storing a threshold value in the device;
- Generating in the device a signal dependent on the loudness of the signal transmitted to the human ear;
- Reducing the volume of the signal transmitted to the ear by automatically setting parameters of the transmission characteristic which determine the loudness of the signal transmitted to the human ear as soon as the signal dependent on the loudness of the transmitted signal reaches the threshold value.
Demgegenüber und insbesondere gegenüber dem Zugang der AGC wird die Lautheit des übertragenen Signals erfindungsgemäß als Testentität überwacht oder modelliert. Dies wird dadurch ausgeführt, dass ein Modell angewendet wird, das die wahrgenommene Lautheit aus einem Spektrum berechnet, das ein akustisches Signal repräsentiert, und es ist diese Lautheit, die mit einem Schwellenwert angenehmer Lautheit verglichen wird, die ein Standard ist und/oder die individuell durch Experimente bestimmt wird, um die Lautheit des übertragenen Signals zu begrenzen. In einer bevorzugten Ausführungsform wird die Verringerung der Lautheit dadurch ausgeführt, dass die Lautheitsbeiträge in allen kritischen Bändern oder in einem dominierenden Teil der kritischen Bänder individuell oder gemäß einem gleichen Prozentsatz verringert wird.In contrast, and especially in relation to the According to the AGC, the loudness of the transmitted signal is monitored as a test entity or modeled. This is done by applying a model that calculates the perceived loudness from a spectrum, which represents an acoustic signal, and it is this loudness that has a pleasant loudness threshold which is a standard and / or which is compared individually Experiments are determined to limit the loudness of the transmitted signal. In a preferred embodiment the loudness reduction is carried out by the fact that the loudness contributions in all critical bands or individually in a dominant part of the critical bands or according to an equal Percentage is reduced.
Außerdem wird das erfindungsgemäße Verfahren, ohne die vorliegende Erfindung zu beschränken, hauptsächlich bei einem Hörgerät als die begrenzende Vorrichtung angewendet.In addition, the method according to the invention, without limiting the present invention, mainly in a hearing aid than that limiting device applied.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird die spektrale Übertragungscharakteristik der Vorrichtung in Abhängigkeit von der Lautheit, die von einer einzelnen Person wahrgenommen wird, die das Hörgeräte trägt, und in Abhängigkeit von der Referenzlautheit, die von einer einzelnen Standardperson ohne Hörgerät wahrgenommen würde, gesetzt oder dauerhaft eingestellt.In a further preferred embodiment of the method according to the invention becomes the spectral transmission characteristic the device depending the loudness perceived by a single person which the hearing aid wears, and dependent on from the reference loudness by a single standard person perceived without hearing aid would, set or permanently set.
Die erfindungsgemäße Hörvorrichtung, die in der Weise konstruiert ist, dass sie die wie obenerwähnte Aufgabe löst, umfasst eine voreinstellbare Speichereinheit und einen Ausgangs-Wandler mit einem Eingang, der mit dem Ausgang der Prozessoreinheit wirkverbunden ist, wobei die Recheneinheit ein Ausgangssignal erzeugt, das von der Lautheit eines Schallsignals abhängt, das durch das Signal am Eingang des Ausgangs-Wandlers repräsentiert wird. Der Ausgang der voreinstellbaren Speichereinheit und der Ausgang der Recheneinheit sind mit den jeweiligen Eingängen einer Vergleichseinheit wirkverbunden, deren Ausgang mit den Einstelleingängen in die Signalprozessoreinheit wirkverbunden ist, wodurch ihre Übertragungscharakteristik automatisch eingestellt wird. Dabei wird durch Einstellen der Übertragungscharakteristik der Signalprozessoreinheit die sich ergebende Lautheit, wie sie gemäß einem im Voraus gewählten Modell durch die Recheneinheit überwacht wird, dementsprechend verringert, bis sie z. B. in einer Gegenkopplungs-Steuerschleife oder durch Iteration den wie in der Speichereinheit voreingestellten Wert erreicht, der dem Lautheitspegel der maximal akzeptablen Lautheit MAL entspricht.The hearing device according to the invention in the way is constructed in such a way that it fulfills the task mentioned above a presettable memory unit and an output converter with an input that is operatively connected to the output of the processor unit is, wherein the arithmetic unit generates an output signal from depends on the loudness of a sound signal caused by the signal at the input represents the output converter becomes. The output of the presettable storage unit and the output of the computing unit with the respective inputs of a comparison unit operatively connected, whose output with the setting inputs in the Signal processor unit is operatively connected, making its transmission characteristic is set automatically. This is done by setting the transmission characteristics the signal processor unit the resulting loudness as they according to one pre-selected Model monitored by the computing unit is reduced accordingly until it z. B. in a negative feedback control loop or by iteration, as preset in the storage unit Value reached that is the loudness level of the maximum acceptable loudness MAL corresponds.
Die Erfindung und weitere Ausführungsformen werden vom Fachmann beim Lesen der ausführlichen Beschreibung und der folgenden Ansprüche verstanden. Die Figuren zeigen:The invention and further embodiments will be understood by those skilled in the art upon reading the detailed description and the following claims Roger that. The figures show:
Gemäß
Die Signalprozessoreinheit
Der Eingang einer Recheneinheit
Die ausgewählten Modellparameter P werden
in die Recheneinheit
Somit wird die tatsächliche Lautheit, wie sie an das menschliche Ohr übertragen und somit wahrgenommen wird, überwacht und das an das menschliche Ohr übertragene Signal verringert, sobald die überwachte Lautheit die MAL erreicht.Thus the actual Loudness as transmitted to the human ear and thus perceived is being supervised and that which is transmitted to the human ear Signal decreases once the monitored Loudness reached the MAL.
In
Die Prozessoreinheit
An dem Ausgang A der Prozessoreinheit
Ähnlich
ist der Signaleingang in die Prozessoreinheit
In
Durch die Erfindung gemäß den
Durch die vorliegende Erfindung wird das an das menschliche Ohr übertragene Signal gemäß der psychoakustischen Lautheitswahrnehmung des menschlichen Ohres und nicht durch Vorauswahl irgendwelcher physikalischen Grenzwerte begrenzt.By the present invention what is transmitted to the human ear Signal according to the psychoacoustic Loudness perception of the human ear and not by preselection any physical limits.
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